基于非线性光学的全光开关 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　The content of this book is divided into 10 chapters. Chapter 1 introduces the importance, classification and parameter of optical switch, and points out the research direction of the all-optical switch; Chapter 2 gives the basic knowledge of nonlinear optical physics and materials for all- optical switches; Chapter 3 introduces the electricity-controUed optical switches, which are available in the market; Chapter 4 studies the optical bistable device (OBD) including the pure optical OBD and the electro-optical hybrid OBD, in addition the instability of OBD; Chapter 5 discusses the nonlinear interferometer all-optical switches as a kind of space-type AOSs; Chapter 6 introduces the nonlinear fiber grating AOS, which is one of intensity-type AOSs; Chapter 7 shows the nanoscale AOS including the nanoscale waveguide AOS, the photon crystal AOS and the surface plasmonic AOS; Chapter 8 discusses the optical flip- flop, a time-type AOS, and the wavelength convertor, a wavelength-type AOS; Chapter 9 talks about optical-limiting optical switches, which is a transmittance switch used for preventing laser injure to eyes. Finally, Chapter 10 discusses the applications of AOSs in all-optical communication networks.

目录

Preface
Chapter 1 Introduction to Optical Switch
1.1 Importance of Optical Switch
1. 1.1 Optical Switch is a Demand of-Optical Physics Development
1. 1.2 Optical Switch is a Demand of Photonic Technology Progress
1.2 Classification of Optical Switch
1.2.1 Classification According to the Control Method
1.2.2 Classification According to the Working Function
1.2.3 Classification According to theWorking Domain
1.3 Parameters of Optical Switch
1.3.1 Performance Parameters of Optical Switch
1.3.2 Figure of Merit of Optical-Switch Materials
1.4 Research Direction of All-Optical Switch
1.4.1 Technical Indicators of Applicable AOS
1.4.2 Difficulties and Solutions of AOS Study
References
Chapter 2 Nonlinear Optical Basics for All-Optical Switch
2.1 K-K Relation and Kerr Effect
2.1.1 Kramers-Kronig Relation
2.1.2 Relation Between △n(ω) and △α(ω)
2.1.3 Optical Kerr Effect and Optical Phase Modulation
2.2 Two-Photon-Absorption Effect
2.2.1 Optical Intensity Transportation Equation
2.2.2 TPA Coefficient Measurement
2.2.3 TPA in Silicon Material
2.3 Optical Nonlinearity in Semiconductor
2.3.1 Free-Carrier Nonlinearity
2.3.2 Bound-Electron Nonlinearity
2.3.3 Quantum-Confinement Nonlinearity in Semiconductor
2.4 Optical Nonlinearity in Glass Materials
2.4.1 Silica and Doped Silica
2.4.2 Chalcogenide Glass
2.5 Nonlinear Optical Mechanism in Organic Material
2.5.1 Conjugated Polymers
2.5.2 Charge Transfer Molecules (Chromophores)
2.5.3 Miscellaneous Molecules
2.6 Saturable and Reverse Saturable Absorption
2.6.1 Saturable Absorption
2.6.2 Reverse Saturable Absorption
References
Chapter 3 Electric-Controlled Optical Switches
3.1 Electro-Optical Switches
3.1.1 Electro-Optic Coupler Optical Switches
3.1,2 Electro-Optic M-Z Interferometer Optical Switches
3.1.3 Branch-Waveguide Electro-Optical Switches
3.2 Waveguide Thermo-Optic Switches
3.2.1 Coupler Thermo-Optic Switches
3.2.2 M-Z Interferometer Thermo-Optic Switches
3.2.3 Multi-Mode Interference Thermo-Op.tic Switches
3.2.4 Branch-Waveguide Thermo-Optic Switches
3.2.5 Ring-Resonator Thermo-Optic Wavelength Switch
3.2.6 Phase Transition Thermo-Optic Switch
3.3 Liquid Crystal Optical Switch
3.3.1 Birefringent-Type Liquid Crystal Optical Switch
3.3.2 Polarization-Type Liquid Crystal Optical Switch
3.3.3 Reflection-Type Liquid Crystal Optical Switch
3.4 Mechanical Optical Switches
3.4.1 Simple Mechanical Optical Switches
3.4.2 MEMS Optical Switches
3.5 Magneto-Optical Switches
3.6 Acousto-0Ptieal Switches
3.6.1 Beam Reflection-Type Acousto-Opfical Switches
3.6.2 Polarization Conversion Acousto-optical Switches
References
Chapter 4 Optical Bistability Devices
4.1 Introduction to Optical Bistability
4.1.1 Optical Bistability
4.1.2 Optical Bistable Devices
4.2 Intrinsic Optical Bitable Device
……
Chapter 5 Nonlinear-Interferometer All-Optical Switches
Chapter 6 Nonlinear-Fiber-Grating All-Optical Switches
Chapter 7 Nanophotonic All-Optical Switches
Chapter 8 Optical Flip-Flop and Wavelength Converter
Chapter 9 Optical-Limiting All-Optical Switches
Chapter 10 AOS Application in All-Optical Network

前言/序言

好的，这里为您提供一份关于“非线性光学”领域的图书简介，内容聚焦于该领域的前沿研究和关键技术，但不涉及您提到的具体书名《基于非线性光学的全光开关》。 --- 图书简介：先进光子学中的非线性现象与应用 内容概述： 本书深入探讨了非线性光学这一跨学科领域的核心原理、关键效应及其在现代光子学与信息技术中的广泛应用。在光与物质相互作用的语境下，线性光学描述的是光场强度较低时的常规现象，而当光强达到一定阈值时，物质的介电响应将不再与光场强度成正比，此时便进入了非线性光学范畴。本书旨在系统梳理从基础理论到尖端实验的脉络，为读者提供一个全面而深入的知识框架。 第一部分：非线性光学基础理论 本书的开篇部分奠定了理解非线性效应所需的理论基石。我们从经典的电磁场理论出发，引入了材料的极化率概念，并详细阐述了高阶极化率张量（$chi^{(2)}, chi^{(3)}$ 等）在描述非线性响应中的关键作用。 张量形式与群论分析： 深入解析了不同晶体对称性对允许的非线性效应的限制。通过群论工具，我们分类讨论了哪些介质可以支持二阶非线性过程（如倍频、和频、差频），以及哪些介质是三阶非线性过程的主导者。 频率转换机制： 详细讲解了参数下转换（OPG）、参量放大（OPA）等核心频率转换过程的物理机理。重点分析了相位匹配（Phase Matching）在提高转换效率中的决定性作用，包括准相位匹配（QPM）技术在周期性结构中的实现。 瞬时响应与守恒定律： 探讨了能量守恒与动量守恒（波矢匹配）在非线性相互作用中的体现，并讨论了在不同时间尺度下（从瞬时响应到累积效应）的物理模型差异。 第二部分：核心非线性效应的深入研究 本部分聚焦于最重要且应用最为广泛的几种非线性光学现象。 二阶非线性过程（Second-Order Nonlinear Optics）： 重点剖析了倍频（SHG）、三阶谐波产生（THG）以及电光效应（Pockels效应）。在应用层面，我们探讨了如何利用这些效应进行光信号的频率转换与调制。 三阶非线性过程（Third-Order Nonlinear Optics）： 这是理解自聚焦、自散焦、克尔效应以及光孤子形成的关键。 克尔效应与自作用： 详细分析了光学克尔效应（Optical Kerr Effect），即折射率对光强依赖的现象。这是光纤通信和光脉冲动力学研究的基石。 自聚焦与光束质量： 探讨了高斯光束在介质中传播时，由于克尔效应引起的自聚焦现象，以及如何通过适当设计来控制光束的横向稳定性。 四波混频（FWM）： 深入分析了FWM作为一种高效的信号处理和频率转换工具在光纤和集成光路中的应用潜力。 第三部分：光孤子与超快光学 非线性光学与超快物理紧密相连。当色散效应（导致脉冲展宽）与非线性克尔效应（导致脉冲压缩）达到精妙的平衡时，便可形成光孤子——一种能在介质中保持其形状不变传播的稳定光脉冲。 非线性薛定谔方程（NLSE）： 本书将NLSE作为描述光孤子动力学的核心数学模型，并推导了其解析解。 孤子类型与稳定性： 讨论了正色散区和负色散区中孤子的形成条件，并对比了亮孤子和暗孤子的特性。 超连续谱（Supercontinuum Generation）： 探讨了在长光纤或光子晶体光纤中，由克尔效应、自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）和四波混频共同作用下，如何将窄带光源扩展为覆盖数个八度的宽带光源，及其在计量学和生物成像中的应用。 第四部分：新型结构与集成化 现代非线性光学的发展正朝着更紧凑、更高效的方向迈进。本书的最后部分关注了如何通过结构设计来增强和控制非线性相互作用。 周期性极化材料（PPLN/PPLT）： 详细介绍了准相位匹配技术的工程实现，包括激光剥离、电子束写入等工艺，以及这类材料在高效频率转换中的优势。 光子晶体光纤（PCF）： 阐述了如何通过控制光子晶体的结构来调节光纤的有效模场面积（EFA）和色散特性，以实现在微小尺度上实现高非线性效应，例如将非线性阈值大大降低。 集成光子学中的非线性： 讨论了在硅基、氮化硅等平台中，如何利用高折射率材料带来的巨大光场限制效应（高峰值功率密度），实现片上非线性器件，推动光计算和光传感的发展。 本书特色： 本书结合了严谨的理论推导与丰富的实例分析，特别强调了实验验证和实际应用中的工程挑战。它不仅适用于光学、物理学专业的高年级本科生和研究生，也为从事光通信、激光技术和光电子器件研发的工程师和研究人员提供了宝贵的参考资料。通过阅读本书，读者将能够深刻理解非线性光学作为推动下一代光信息处理和精密测量的核心驱动力的地位。